浅析烟气流速（流量）在线监测技术的应用

秦峰泉

摘 要：近年来我国雾霾现象严重，环保要求也越来越高，国家在工业领域环境治理的力度越来越大。气体污染物自动监测技术对于减少工业废气对环境的污染具有重要意义。本文分析了烟气流速（流量）在线监测技术在污染物总量控制监测上的应用。

关键词：烟气流速（流量） 在线监测 排放总量

1、引言

“绿水青山就是金山银山”，我国第十三个五年规划纲要中，推进生态文明建设首度被写入国家五年规划，说明生态文明建设已上升到国家战略的高度。当前，中国经济发展步入新常态，实现经济发展与环境保护协调融合尤为重要，国家正在积极探索绿色生态发展新路径。

我国排放污染物实行浓度和总量控制，流量是污染物排放总量的重要参数。2018年1月1日施行《中华人民共和国环境保护税法》将按照污染物自动监测数据计算。烟气的流速（流量）在线监测数据为排污税的核算依据之一。

2、烟气流速（流量）在线监测技术发展概述

烟气流速（流量）测量技术是伴随着全球经济工业化而快速发展起来的应用型测量技术，应用于废气的排放量监测，工业过程控制，提高设备效率和运行管理等方面，因此烟气流速（流量）测量与能源节约、环境保护密切相关。在能源日益短缺，环境保护日益重要的今天，对烟气流速（流量）测量的准确性、稳定性和可靠性的需求逐渐提高，烟气流速（流量）测量技术近年来有了飞跃式的发展。

3、烟气流速（流量）在线监测现状

3.1测量外部环境

（1）烟道直管段短，截面积大，增加仪表安装和测量难度；

（2）烟道尺寸很大，存在变径，弯道，流速分布复杂、没有规律、存在漩涡，烟道内任意点的流速都不具有代表性；

3.2测量内部环境

（1）烟气为含水汽、粉尘等杂质的多组分气体，对测量仪表的接触部件产生结垢堵塞，缩短仪表寿命，影响仪表正常工作；

（2）烟气中含有大量颗粒物，易磨损测量仪表；

（3）脱硫脱硝系统烟道内烟气酸度高，含浆液，易腐蚀测量测量仪表；

（4）烟道中烟气的流速从低到高，需要使用具有较宽量程比的测量仪表。

4、烟气流速（流量）在线监测技术

4.1测量方式

（1）点测量

测量烟道截面一个点的烟气平均流速。

（2）线测量

测量烟道截面一条线的烟气流速，得到线平均烟气流速。

（3）面测量

测量烟道截面的烟气平均流速。

4.2测量方法

（1）压差法

测量仪表一侧面向气流的方向测量全压，另一侧背向气流的方向测得的压力小于静压，根据两侧压力差通过公式计算得出烟气流速（流量）。

（2）温度差法

测量仪表是基于从热传感仪的一个加热体将热传给流动的烟气，烟气从加热体带走的热量越多物体越冷，烟气流速越大，反则反之。

（3）时间差法

在烟道两侧各安装一个发射/接收器组成测量仪表，典型的角度为30°～60°。仪表的发射器同时发出超声波脉冲信号，仪表的接收器分别接收另一侧发射器的超声波脉冲信号。发射器把电信号转换成声脉冲信号，接收器把声脉冲信号转换成电信号。发射器发射的超声波脉冲信号顺气流到达接收器的时间与逆气流到达另一个接收器的时间的差，与气流的流速有关，通过公式计算得到烟气流速。

5、新型烟气流速（流量）在线监测技术

十二届全国人大五次会议《政府工作报告》中提到：对所有重点工业污染源，实行24小时在线监控。这对烟气流速（流量）测量的稳定性、准确性和可靠性有了更高的要求。在含尘，含浆，含酸，直管段短，截面大，流场紊乱的测量现状下，一些新型的烟气流速（流量）测量技术应运而生，比如矩阵式烟气流速（流量）在线监测技术等。

矩阵式烟气流速（流量）在线监测技术原理：压差法面测量原理，采用了风道截面上布置多个测点的测量方式。即依据上述测量原理，根据各风道截面尺寸的大小，直管段长短等其他因素来确定测量的点数，然后将许多个测量点等面积有机地组装在一起，正压侧与正压侧相连，负压侧与负压侧相连，正、负压侧各引出一根总的引压管，分别与差压变送器的正、负端相连，测得截面的平均速度。

6、烟气流速（流量）在线监测技术的应用

（1）工程介绍

某电厂4*600MW机组脱硫烟气流速（流量）连续测量系统改造项目。原烟道尺寸为6200×10000mm，净烟道尺寸为10700×6000mm。

（2）测量难点

原烟气管道直管段较短，且气流紊乱；净烟气管道直管段较短，且管道内湿度大并含有大量浆液；烟气含大量粉尘，容易堵塞测量装置。

（3）使用前存在的问题

原脱硫烟气流速（流量）测量系统准确性、线性、稳定性均较差，易堵塞，且需对装置定时吹扫防堵，维护工作量大，运行成本较高。

（4）解决方案

采用新型烟气流速（流量）在线监测技术，解决了直管段较短、截面积大、气流紊乱、测量难度大的问题，确保测量的准确性、稳定性及测量精度；每个测量探头均配置自清灰装置，免维护，大大减少了维护工作量及运行成本。

（5）使用后效果

使用后烟气流速（流量）实时响应，趋势与主机负荷、风门档板开度、及增压风机等相关参数匹配合理适当，不仅测量准确、线性好、精度高，且防堵免维护。核心技术解决了含尘，含浆，含酸，直管段短，截面大，流场紊乱的测量环境下堵塞、腐蚀和测量数据准确性问题，提供了长期、稳定运行的技术保障。

7、结语

“十三五规划”提出我国将完善生态环境保护制度，加大环境综合治理力度，大力推进污染物达标排放和总量减排；实施工业污染源全面达标排放计划；完善污染物排放标准体系，加强工业污染源监督性监测；改革主要污染物总量控制制度，扩大污染物总量控制范围。建立全国统一、全面覆盖的实时在线环境监测监控系统，推进环境保护大数据建设。由此可见，烟气流速（流量）在线监测技术在环保领域仍有很大的应用空间，测量装置为适应不同行业、不同測量环境，在设计、选型及材质方面要充分考虑影响其技术性能的因素，确保测量数据的有效性、连续性，为环境保护的决策做好数据保障。

参考文献

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